主扇通風機低壓開關柜失電語音報警裝置設計

摘 要：山西葫蘆堂煤業主扇機房低壓開關柜失電后，受現場噪聲等影響，值班人員不能及時有效發現風機停機，并及時切換至備用風機，往往造成兩臺主扇風機均同時處于停機狀態，影響生產且危及人身安全。針對這一現狀，安裝語音報警聲光提示裝置可以使主扇停機后被值班人員及時發現，及時啟動應急機制，減小事故影響范圍，保障安全生產。

關鍵詞：主扇風機；低壓開關柜；失電；語音報警

引言

煤礦井下施工和作業人員呼吸的氧氣是通過主扇風機將地面的空氣導入井下得到的，亦被稱為“礦井肺腑”，同時，主扇風機源源不斷地向井下導入空氣可以降低井下煤氣、瓦斯等氣體的濃度，確保危險氣體在安全濃度范圍之內。因此，主扇風機是煤礦井最重要的安全設備之一，它直接關系到煤礦是否能夠高效安全運行，也關乎煤礦的安全生產，同時也是礦井施工人員的安全保障。文章通過對對煤礦井主扇通風機低壓開關柜進行深入分析，充分了解其工作原理，然后設計出科學實用的失電報警裝置，幫助煤礦企業能更加安全的開展施工工作。

1 主扇通風機低壓開關柜失電語音報警裝置研究的目的

近年來，煤礦安全事故頻發，這些事故中有很多是由煤礦主扇風機房低壓開關柜失電造成主扇風機停機事故引起的。而煤礦企業的施工環境通常比較惡劣，礦井下施工復雜，傳統的煤礦主扇機房電壓非常不穩定，很容易出現主扇機房低壓開關柜失電，由此造成主扇風機停運，危及煤礦井下作業人員的人身安全。此外，傳統的主扇通風機狀態在線監控系統主要監視風機的整體運行狀態、風量、風壓等，其系統相對復雜，傳感器極易老化失效，部分關鍵參數如風機流量監測精度較低，監測內容不全面，誤動作概率高，不能及時準確發現主扇風機單機停運等重大安全事故。所以，設計新型主扇通風機低壓開關柜失電語音報警裝置，可以監視每臺電機的運行狀態，當主扇通風機低壓開關柜失電后及時報警，以便工作人員及時啟動應急機制并予以維修，降低煤礦的事故發生率，確保煤礦施工人員的人身安全，降低煤礦的經濟損失。

2 主扇通風機低壓開關柜失電語音報警裝置設計基本原理

山西葫蘆堂煤業主扇通風機為抽出式對旋軸流通風機，型號為FBCDZ No-19，電機電壓為380/660V，現場實際采用380V雙電源供電。主扇通風機共計2臺，編號為A組、B組，正常工作時會由其中一組工作，另一組備用。主扇風機還有兩個旋轉風門用作檢修時風道的入口，在主扇風機系統中，每一臺風機的兩臺電機扇葉的數量和角度是不同的，其中一級電機要比二級電機的扇葉數量多、角度大。

主扇通風機擁有在線監測系統，該系統可以分別對A組或B組風機的一級和二級電機的風機軸溫、風量、風壓和電動風門等實施實時監測和控制。主扇機房低壓開關柜雖然有電壓、電流等狀態指示，但現場風機噪聲較大，當出現兩臺電機中的一臺停機或雙機均停機時，工作人員是很難及時發現的，僅憑借工作人員的觀察發現，將會造成極大的安全隱患。主扇通風機低壓開關柜失電語音報警裝置對開關柜內的交流接觸器的吸合與分開狀態進行監測，達到監視每臺電機運行狀態的目的。所以，主扇通風機低壓開關柜失電語音報警裝置的實質是對主扇機每臺電機的交流接觸器狀態的識別，并且報警，讓這種異常狀態容易被工作人員發現。

相關設計原理電路圖如圖1所示。

我們結合山西葫蘆堂煤業主扇機房低壓開關柜失電后，受現場噪聲等影響，值班人員不能及時有效發現風機停機，并啟動應急機制，往往造成容易造成設備損壞或者兩臺主扇風機均同時處于停機狀態，影響生產且危及人身安全這樣的特殊情況，在報警器的設計上也采用了報警聲音更大的報警器，同時報警燈也讓亮度顯著提升，這樣保證在煤礦區復雜的作業工作人員可以更容易發現事故，并及時處理事故，避免損失的擴大化。此外，之前的報警裝置具有一個致命的缺陷，這是因為報警裝置本身的電源和主扇通風機的開關柜是相互串聯的，一旦主扇通風機開關柜失電，報警裝置也會因為沒有供電而失靈，這樣報警裝置就起不到任何的報警作用。因此，在本次設計中，我們采用一個輔助繼電器的常閉觸點與電源、聲光語言報警器和控制開關形成獨立的回路，來實現主扇機房低壓開關柜失電后，語音報警聲光提示裝置啟動。

3 主扇通風機低壓開關柜失電語音報警裝置設計思想以及基本思路

我們以A組風機為例，當A組風機運行且需監視時，閉合控制開關，啟動風機。輔助繼電器的線圈電源并聯且取自于風機電機啟動接觸器的負荷側。當啟動接觸器動作，輔助繼電器線圈得電，常閉觸點打開，此時，語言報警電路未形成回路，報警器不響；當啟動接觸器斷電，輔助繼電器線圈失電，常閉觸點動作，報警回路形成，發出報警。這種電路設計的好處是，當主扇通風機低壓開關失電后，報警器將一直處于報警狀態，直到電路恢復正常，這就保證主扇通風機的事故能夠得到及時的處理，不至于因為工作人員的疏忽而忘掉，造成重大的安全任事故。此外，作者在報警回路的設計中加裝煤礦淘汰下來的UPS電源，使得該報警裝置性能更優。

4 主扇通風機低壓開關柜失電語音報警裝置運行效果和經濟效益分析

首先，作者設計的報警裝置采用一個輔助繼電器的常閉觸點與電源、聲光語言報警器和控制開關形成獨立的回路，來實現主扇機房低壓開關柜失電后，語音報警聲光提示裝置啟動，其性能穩定，報警效果良好，一旦主扇機房低壓開關柜失電，聲光語言報警器將迅速啟動，很容易被工作人員發現，確保故障的及時維修。其次，為保證在礦井大面積斷電的情況下，此報警回路亦能正常工作，我們在報警回路中加裝UPS電源，既提高設計裝置的可靠性，也充分利用廢舊設備，避免材料的浪費。

5 結束語

通過上文的分析，我們可以看出，這種嶄新的主扇通風機低壓開關柜失電語音報警裝置首先可以讓主扇通風機低壓開關柜失電后及時報警，以便工作人員及時維修，降低煤礦的事故發生率，確保煤礦施工人員的人身安全，減少煤礦的經濟損失。其次，為保證在礦井大面積斷電的情況下此報警回路亦能正常工作，在報警回路中加裝UPS電源，既提高設計裝置的可靠性，也充分利用廢舊設備，避免材料的浪費。

參考文獻

[1]吳士東.主扇風機無人值守自動化監控系統設計[D].山東科技大學，2006.

[2]姚景峰.基于PLC與變頻器的礦井通風機集控系統設計[D].太原理工大學，2013.

[3]陳 .中低壓開關柜弧光保護預報警系統研究[D].中國礦業大學，2014.

[4]宋建偉.基于PLC控制的主扇風機自動監控系統的設計[D].電子科技大學，2010.

[5]李劍峰.通風機變頻技術的研究與應用[J].通用機械，2013，6：22-26.